Alle Böden enthalten Kalzium- (Ca2+) und Magnesiumkationen (Mg2+) (positiv geladene Ionen), die von den negativen Austauschstellen auf Tonen und organischem Material angezogen werden (Kationenaustauschkomplex des Bodens). Die Menge und das relative Verhältnis spiegeln in der Regel die Ausgangsmaterialien des Bodens wider. Kalzium (Ca) und Mg sind pflanzenwichtige Nährstoffe, und die an den Austauschstellen im Boden gebundene Ionenform ist die Form, die von den Pflanzen aufgenommen wird. Um festzustellen, ob die Bodenversorgung für den Bedarf der Pflanzen ausreicht, wird der Boden üblicherweise mit 1 molarem (M) Ammoniumacetat extrahiert (dasselbe Verfahren wird zur Bestimmung von Kalium im Bodentest verwendet) und die gemessene Menge mit den kritischen Werten verglichen. Da die Böden in Iowa mehr als ausreichende Mengen dieser Nährstoffe enthalten, wurde oder kann kein kritischer Wert festgelegt werden. Daher werden austauschbares Ca und Mg nicht routinemäßig getestet, und es gibt auch keine Veröffentlichungen der Iowa State University, die Interpretationen von Ca- oder Mg-Bodentests enthalten. Sofern Sie nicht an der Kationenaustauschkapazität (CEC) des Bodens interessiert sind – die bei routinemäßigen Bodentests durch Summierung der wichtigsten austauschbaren Kationen (Ca2+, Mg2+, K+, H+) bestimmt wird -, müssen die Bodenproben der meisten Felder in Iowa nicht im Labor auf Ca und Mg untersucht werden. Außerdem verfügen die Böden in Iowa über große Mengen beider Nährstoffe, die durch die Ausbringung von Kalkstein wieder aufgefüllt werden.
Wie wird ein Ca:Mg-Verhältnis berechnet?
Wenn das austauschbare Ca und Mg durch eine Laboranalyse bestimmt wurde, wird das Verhältnis anhand der meq-Basis (elektrische Ladungsbasis) berechnet. Wenn z. B. 4,88 meq Ca/100 g Boden und 1,72 meq Mg/100 g vorhanden sind, beträgt das Ca:Mg-Verhältnis 2,8:1. Tabelle 1 enthält das austauschbare Ca, Mg und das berechnete Ca:Mg-Verhältnis für verschiedene Böden in Iowa. Diese Werte sind typisch für Böden in Iowa. Die natürlichen Ca:Mg-Verhältnisse im Boden liegen über 1:1.
Warum das Interesse an Ca:Mg-Verhältnissen?
Gute Frage. Aus der oben erwähnten Aussage, dass die Ca- und Mg-Gehalte in den Böden von Iowa höher sind als für die Pflanzenproduktion erforderlich, kann man leicht schließen, dass es in Ordnung ist, das Verhältnis zu ignorieren. Die Forschung bestätigt, dass diese Schlussfolgerung gerechtfertigt ist; dennoch wird das Verhältniskonzept auch heute noch gefördert, obwohl viele Jahre der Forschung das Gegenteil beweisen. Der Ursprung dieses Konzepts geht auf die Arbeit von Bear und Kollegen in den 1940er Jahren zurück. In ihrer Arbeit wurde jedoch nicht zwischen der Reaktion der Pflanzen (Luzerne) auf die Verbesserung des pH-Werts durch die Anwendung von Kalk auf sauren Böden und der Veränderung von Ca:Mg unterschieden. Andere Forschungsarbeiten aus der gleichen Zeit wiesen darauf hin, dass die Verhältnisse nicht wichtig sind. Viele seither durchgeführte Forschungsversuche haben keinen Einfluss des Ca:Mg-Verhältnisses auf die Pflanzenproduktion gezeigt. Ein Beispiel ist die Arbeit von McLean und Kollegen aus dem Jahr 1983, bei der das Verhältnis durch die Zugabe von Kalk, Magnesiumoxid und Magnesiumsulfat manipuliert und die Ertragsreaktion gemessen wurde (Tabelle 2). Die Ergebnisse zeigen, dass die ertragreichsten und die ertragsschwächsten Behandlungen beide mit Ca:Mg-Verhältnissen auftraten, die sich über dieselben Bereiche erstreckten, was darauf hindeutet, dass das Ca:Mg-Verhältnis nicht der Grund für die gemessenen Ertragsunterschiede war. Die Schlussfolgerungen der Forscher lauteten: „Die Ergebnisse deuten stark darauf hin, dass für maximale Ernteerträge der Schwerpunkt auf die Bereitstellung ausreichender, aber nicht übermäßiger Mengen jedes Basiskations gelegt werden sollte, anstatt zu versuchen, ein günstiges Basiskationensättigungsverhältnis (BCSR) zu erreichen, das es offensichtlich nicht gibt.“ Verschiedene Gewächshaus- und Feldversuche deuten darauf hin, dass die Produktivität von Pflanzen nicht durch Werte von weniger als 1:1 bis zu mehr als 25:1 beeinflusst wird – Verhältnisse, die außerhalb dessen liegen, was normalerweise in Böden gemessen wird. Pflanzen spielen auch eine Rolle bei der Ca- und Mg-Aufnahme und schließen überschüssiges Ca oder Mg an der Wurzeloberfläche aus.
Auch bedeutet die Anwendung von Mg nicht, dass es zu bodenphysikalischen oder pflanzenbaulichen Problemen kommt, d.h. die Anwendung von Mg ist nicht „schlecht“ für die Böden. In einer von Webb durchgeführten Studie wurden beispielsweise Kali und Kalium-Magnesium-Sulfat (K-Mag) jährlich auf einen Webster-Boden ausgebracht (insgesamt 784 lb Mg/acre über einen Zeitraum von 8 Jahren). Die Erträge in Tabelle 3 deuten auf eine Reaktion auf das verabreichte Kalium hin, aber nicht auf eine Auswirkung des verabreichten Mg.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Konzept des Ca:Mg-Verhältnisses unbewiesen ist und nicht als Grundlage für Dünge- oder Kalkungspraktiken verwendet werden sollte. Ein ausreichender Ca- und Mg-Gehalt ist die richtige Beurteilungsmethode, und nicht der Versuch, das Verhältnis zu manipulieren. In Iowa haben wir das Glück, dass die Ca- und Mg-Gehalte im Boden normalerweise ausreichend sind, und die Aufrechterhaltung der pflanzenverfügbaren Ca- und Mg-Gehalte erfolgt entweder, weil der Boden über einen großen Vorrat verfügt, oder durch Kalkung mit lokalem Bruchkalk, um einen angemessenen pH-Wert des Bodens für die Pflanzenproduktion zu erhalten.
Weitere Informationen über Ca:Mg-Verhältnisse finden Sie in der North Central Regional Extension Publikation Soil Cation Ratios for Crop Production“, die bei Ihrem Beratungsbüro oder auf der Website http://www.extension.umn.edu/distribution/cropsystems/DC6437.html erhältlich ist.
Tabelle 1. Austauschbares Ca, Mg und Ca:Mg-Verhältnis von verschiedenen Böden in Iowa.
| Boden | CEC | Ca | Mg | Ca:Mg-Verhältnis |
|---|---|---|---|---|
| meq/100 g | ||||
| Kenyon | 14.0 | 8,5 | 2,6 | 3,3 |
| Readlyn | 19,5 | 14.5 | 4.2 | 3.5 |
| Klinger | 26.2 | 20.0 | 5.2 | 3.8 |
| Dinsdale | 20.5 | 14.6 | 4.2 | 3.5 |
| Tama | 20.6 | 13.9 | 3.4 | 4.1 |
| Muskatine | 28.3 | 20.4 | 7.1 | 2.9 |
| Primghar | 32.7 | 22.4 | 7.4 | 3.0 |
| Sac | 29.8 | 20.6 | 5.5 | 3.7 |
| Marcus | 43.9 | 37.5 | 11.9 | 3.2 |
| Ida | 22.4 | 16.9 | 5.3 | 3.2 |
| Monona | 22.4 | 18 | 6.2 | 2.9 |
| Napier | 27.6 | 23.5 | 3.2 | 7.3 |
CEC, Kationenaustauschkapazität.
Tabelle 2. Spannen in Ca:Mg für die fünf höchsten und fünf niedrigsten Ertragsstufen für sechs Erntejahre und 12 Behandlungen.
| Ertragsniveau | Mais
1975 |
Mais
1976 |
Weizen
1978 |
Luzerne
1979 |
Luzerne
1980 |
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| Höchste fünf | 5.7-26.8 | 5.7-14.2 | 5.7-14.9 | 5.7-14.0 | 5.7-26.8 | 6.8-26.8 |
| Niedrigste Fünf | 5.8-21.5 | 5.0-16.1 | 2.3-16.1 | 6.8-21.5 | 8.2-21.5 | 5.7-21.5 |
Angepasst aus: McLean, E.O., R.C. Hartwig, D.J. Eckert, and G.B. Triplett. 1983. Basic cation saturation ratios as a basis for fertilizing and liming agronomic crops. II. Field studies. Agronomy Journal 75: 635-639.
Tabelle 3. Auswirkung der Ausbringung von Kali und Kalium-Magnesium-Sulfat (K-Mag) auf einen Webster-Boden auf den Maisertrag.
| Jahr | Kontrolle | Kali | K-Mag |
|---|---|---|---|
| bu/acre | |||
| 1967 | 146 | 160 | 161 |
| 1968 | 148 | 161 | 160 |
| 1969 | 144 | 139 | 144 |
| 1970 | 108 | 130 | 124 |
| 1971 | 147 | 157 | 160 |
| 1972 | 129 | 150 | 152 |
| 1973 | 115 | 129 | 129 |
| 1974 | 120 | 133 | 130 |
| 8-Jahresmittelwert | 132 | 145 | 145 |
Kalium wurde jährlich mit 160 lb K/acre ausgebracht. K-Mag lieferte 199 lb S/acre und 98 lb Mg/acre jährlich.